3.ความร้อนกับการขยายตัวและหดตัวของสสาร

รายวิชา วทิ ยาศาสตร์ รหัสวิชา ว21102
ช้นั มธั ยมศึกษาปที ่ี 1 ภาคเรียนท่ี 2 ปีการศึกษา 2563

ชอ่ื หน่วยการเรียนรู้ :หน่วยพลังงานความร้อน

เร่อื งท่ี 3: ความร้อนกับการขยายตวั และหดตวั ของ
สสาร

สาระสาคญั /ความคิดรวบยอด

❖เม่ือสสารได้รับความร้อน สสารจะขยายตัว
เนื่องจากความร้อนทาให้อนุภาคเคล่ือนทีเ่ รว็ ขึ้นและ
ระยะห่างระหว่างอนุภาคมากข้ึน ในทางกลับกัน
เม่อื สสารสูญเสยี ความร้อน สสารจะหดตัว เน่ืองจาก
ความร้อนทาให้อนุภาคเคลื่อนท่ีช้าลงและระยะห่าง
ระหว่างอนภุ าคลดลง

ตวั ชีว้ ัด/จดุ ประสงค์การเรยี นรู้

นักเรียนสามารถ
1. สร้างแบบจาลองท่ีอธิบายการขยายตัวหรือหดตัวของ
สสารเน่อื งจากไดร้ ับหรือสูญเสียความร้อน (K)
2. อธิบายตัวอย่างเหตุการณ์การขยายตัวหรือหดตัวของ
สสารเน่ืองจากความร้อนพร้อมทั้งเสนอแนะแนวทางการ
ป้องกันหรือแก้ไขปัญหาที่เกิดจากการขยายตัวหรือหดตัว
ของสสาร (P)
3. ต้ังใจเรยี นรแู้ ละแสวงหาความรู้ (A)

ภาพ การยกตวั ของถนน

จากเหตกุ ารณ์
ถนนคอนกรีตทางเข้าหมู่บ้านแห่งหน่ึงเกิดยกตัวขึ้น

ทาให้เกิดโพรงขนาดใหญ่ใต้ถนน เป็นเหตุให้ไม่สามารถใช้
ถนนสัญจรไปมาได้ วศิ วกรทเ่ี ขา้ มาตรวจทเ่ี กดิ เหตไุ ด้

อธิบายว่าการทถ่ี นนยกตัวขึ้นนั้นเป็นผลมาจากความ
รอ้ น

ทราบหรอื ไม่ว่าความรอ้ นส่งผล
ตอ่ การยกตวั ของถนนได้อยา่ งไร
สสารอ่นื ๆ ในชีวติ ประจาวันของ
เราเมอื่ ไดร้ ับความร้อนจะเกดิ การ
เปลี่ยนแปลงเหมอื นถนนคอนกรีต
นหี้ รอื ไม่ และการเปล่ียนแปลง

เหล่าน้จี ะมผี ลอย่างไร

การยกตัวของถนน คือ ภาพข่าวท่ีเกิดข้ึนเก่ียวกับการยกตัว
ของถนน ซ่ึงสามารถอธิบายได้ โดยหลักการทางวิทยาศาสตร์
เก่ียวกับการขยายตัวของสสารเมื่อได้รับความร้อน โดยถนนท่ี
สร้างข้ึนได้ออกแบบช่องว่างที่รองรับการขยายตัวน้อยเกินไป
นอกจากนี้ ชาวบ้านยังมีความเชื่ออ่ืน ๆ ในเชิงปรากฏการณ์
เหนือธรรมชาติเช่น เป็นการกระทาของพญานาคหรือส่ิง
ศกั ดส์ิ ทิ ธ์ิ

ทบทวนความร้กู ่อนเรยี น 3

1. เขียนเครื่องหมายหน้าเหตกุ ารณท์ ีแ่ สดงว่าสสารไดร้ บั ความร้อน

1.1)  น้าแขง็ เปลี่ยนสถานะดงั ภาพ

1.2)  เทอรม์ อมิเตอรว์ ดั อุณหภมู สิ สารไดด้ งั ภาพ

1.3) × กราฟแสดงความสัมพันธร์ ะหวา่ งอณุ หภูมกิ บั
เวลาข อง สารชนดิ หนงึ่ เปน็ ดังภาพ

2. พิจารณาสารต่อไปนี้ แท่งเหล็ก แอลกอฮอล์ แก๊ส
คารบ์ อนไดออกไซดแ์ ลว้ ตอบคาถามตอ่ ไปนี้

2.1 สารใดมีอนุภาคเรียงชิดติดกันมากที่สุด
และน้อยท่ีสุดตามลาดับ

แทง่ เหลก็ และ
แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์

2.2 อนภุ าคของสารใดเคลื่อนทไ่ี ดอ้ ย่างอสิ ระมากที่สดุ และ
น้อยทีส่ ดุ ตามลาดับ

แกส๊ คารบ์ อนไดออกไซด์
และแทง่ เหล็ก

2.3 แรงยึดเหนี่ยวระหวา่ งอนภุ าคของสารใดมคี า่ มากท่สี ดุ
และน้อยท่สี ดุ ตามลาดับ

แทง่ เหล็ก และแกส๊ คาร์บอนไดออกไซด์

กจิ กรรมท่ี 3 ความรอ้ นสง่ ผลต่อสสารแตล่ ะสถานะอย่างไร
จดุ ประสงค์ :
สารวจและอธบิ ายผลของความรอ้ นตอ่ การเปล่ียนแปลงขนาดของอากาศ นา้
และเหล็ก

รายการ ปรมิ าณ/กลมุ่
1. ขวดแกว้ หรือขวดพลาสติก 1 ขวด
2. บีกเกอร์ขนาด 250 cm3 1 อนั
3. ลกู โปง่ 1 ลูก
4. ขันพลาสติก 1 อนั
5. ขวดรปู กรวย ขนาด 125 cm3 2 ขวด
6. น้าสี 350 cm3
7.หลอดแกว้ นาแกส๊ 2 หลอด
8. จุกยางเจาะรู 2 จุก
9. น้ารอ้ น อณุ หภมู ปิ ระมาณ 80 oC 500 cm3
10. นา้ แข็ง 500 cm3
11. ชดุ ตะเกียงแอลกอฮอล์ 1 ชดุ
12. ลูกกลมและวงแหวนโลหะ 1 ชดุ

วิธกี ารทดลอง ตอนท่ี 1
1. ครอบลูกโป่งลงปากขวดแก้วหรือขวดพลาสติกให้มีอากาศภายใน
ลกู โปง่ เล็กนอ้ ย ดงั ภาพ สงั เกตและบนั ทึกผล
2. นาขวดแก้วหรือขวดพลาสตกิ จากข้อ 1 ไปวางในขันพลาสติกที่มี
นา้ รอ้ น สังเกตการเปลยี่ นแปลงบันทกึ ผล
3.นาขวดแก้วหรือขวดพลาสติกจากข้อ 2 ไปวางในขันพลาสติกท่ีมี
น้าแขง็ สังเกตการเปล่ียนแปลงบนั ทกึ ผล
4.วาดภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงของการจัดเรียงอนุภาคของอากาศ
ในขวดแกว้ หรือขวดน้าแข็ง ตามลาดบั

ภาพการจดั อปุ กรณใ์ นกิจกรรม

















ผลการทากจิ กรรม ตอนท่ี 1 ผลการทดลอง

การทดลอง ลูกโป่งพองตวั เล็กน้อย
อุณหภูมิปกติ อยู่นง่ิ ไม่เคลื่อนท่ี

แชใ่ นนำ้ ร้อน ลูกโปง่ พองตัวมากขึ้น

แช่ในนำ้ เยน็ ลกู โปง่ หดตัวลง

วาดแสดงการเปลย่ี นแปลงของการจดั เรยี งอนุภาคของอากาศในขวดแก้วและ
ลกู โปง่ เมือ่ นาขวดแก้วไปวางในชามพลาสติกทมี่ นี า้ รอ้ นและเมื่อนาขวดแก้วไป
วางในชามพลาสตกิ ท่ีมนี ้าแข็ง

คาถามทา้ ยกิจกรรม ตอนท่ี 1
1. เมื่อนาขวดแกว้ หรือขวดพลาสติกทีค่ รอบด้วยลกู โปง่ ไปวางในภาชนะท่มี ี
น้ารอ้ นหรือน้าแขง็ ลูกโปง่ มีการเปลย่ี นแปลงอยา่ งไร เพราะเหตใุ ด

ลูกโป่งพองตัวข้ึนเมื่อนาขวดแก้วหรือพลาสติกไปวางในน้า
ร้อน เพราะอากาศภายในขวดได้รับความร้อนจึงมีการ
ขยายตัว และลูกโป่งหดตัวลงเม่ือนาขวดแก้วหรือขวด
พลาสติกไปวางในน้าแข็งเพราะอากาศภายในขวดสูญเสีย
ความรอ้ นจงึ มกี ารหดตัว

2. แบบจาลองการจัดเรียงอนุภาคของอากาศเม่ือนาขวด
แก้วหรือขวดพลาสติกท่ีครอบด้วยลูกโป่งไปวางในภาชนะท่ี
มนี า้ ร้อนหรือน้าแขง็ เป็นอยา่ งไร

อนุภาคของอากาศเคล่ือนที่เร็ว
ข้ึนและอยู่ห่างกันมากข้ึนเม่ือ
นาไปแช่ในน้าร้อนและเมื่อนาไป
แช่ในน้าแข็งอนุภาคของอากาศ
จะเคลื่อนท่ีช้าลงและอยู่ใกล้กัน
มากขนึ้

3. จากกิจกรรมตอนท่ี 1 สรุปไดว้ า่ อย่างไร

เม่ืออากาศได้รับความร้อน อากาศจะมี
ปริมาตรเพิ่มขึ้นและขยายตัว เนื่องจาก
อนุภาคของอากาศเคล่ือนที่เร็วขึ้นและอยู่
ห่างกันมากขึ้น เมื่ออากาศสูญเสียความ
รอ้ น อากาศจะมีปริมาตรลดลงและหดตัว
เน่ืองจากอนุภาคของอากาศเคลื่อนที่ช้า
ลงและอยใู่ กล้กันมากขนึ้

วิธีการทดลอง ตอนท่ี 2
1. ใส่นา้ สีลงในขวดรปู กรวย 2 ใบจนเต็ม
2. เสียบหลอดนาแก๊สลงในจุกยางแล้วนาไปปิดขวดรูปกรวยให้
แน่น อยา่ ให้มฟี องอากาศภายในขวดรูปกรวย
3.ขยบั จุกยาง ใหร้ ะดับของนา้ สใี นหลอดแก้วนาแก๊สสงู จากจุกยาง
ประมาณ 2-3 เซนติเมตรเทา่ กันบันทกึ ระดบั ความสงู ของนา้ สี

4. จากน้นั ใหค้ วามรอ้ นแกข่ วดรปู กรวยใบที่ 1 สว่ นอีกใบหน่งึ
นาไปแชใ่ นน้าแข็งเปน็ เวลา 3 นาทีเทา่ กันสงั เกตและวดั ระดบั
ความสงู ของน้าสี บนั ทกึ ผล
5. วาดภาพแสดงการเปลี่ยนแปลงของการจดั เรียงอนุภาคของ
น้าในขวดรูปกรวยเม่อื ให้ความรอ้ นและนาไปแชใ่ นนา้ แขง็
ตามลาดับ

















ผลการทากิจกรรมตอนท่ี 2 ผลการทดลอง
การทดลอง
ภาพถา่ ย ระดับความสงู ของ
น้าสี (เซนตเิ มตร)

อณุ หภูมปิ กติ 4.3
ชดุ ที่ 1 6.7

ไดร้ ับควำมรอ้ น

ผลการทากจิ กรรม ตอนที่ 2 ผลการทดลอง
ภาพถา่ ย ระดบั ความสูงของ
การทดลอง
นา้ สี (เซนติเมตร)

อุณหภมู ิปกติ 4.3
ชุดที่ 2 3.0

แชใ่ นนา้ เยน็

วาดภาพแสดงการเปล่ยี นแปลงของการจัดเรยี งอนุภาคของ
นา้ สีในขวดรูปกรวยเม่อื ไดร้ บั ความร้อน

คาถามทา้ ยกิจกรรม ตอนท่ี 2
1. เม่อื ให้ความร้อนกับนา้ สีในขวดรปู กรวยหรอื นานา้ สีในขวดรูปกรวยไปวางไว้
ในภาชนะบรรจุนา้ แขง็ ระดับของนา้ สใี นหลอดแกว้ นาแก๊สมกี ารเปลย่ี นแปลง
อยา่ งไร เพราะเหตุใด

เมอื่ ให้ความร้อนกบั นา้ สีในขวดรูปกรวยระดับของน้าสีในหลอดแกว้
นาแก๊สสูงข้ึน เพราะน้าสีได้รับความร้อนจากตะเกียงแอลกอฮอล์
เมื่อนาน้าสีในขวดรูปกรวยไปวางไว้ในภาชนะบรรจุน้าแข็ง ระดับ
ของน้าสีในหลอดแก้วนาแกส๊ จะลดลง เพราะน้าสีสูญเสียความร้อน
ใหก้ บั นา้ แขง็

2. แบบจาลองการจดั เรียงอนุภาคของน้าสีเม่ือได้รบั ความร้อนและ
เมอื่ นาไปแชใ่ นนา้ แข็งเป็นอย่างไร

เม่ือใหค้ วามรอ้ นอนภุ าคของนา้ สีจะเคลือ่ นทีเ่ รว็ ขึ้นและอยู่
หา่ งกันมากข้ึน และเมอื่ นาไปแช่ในน้าแข็งอนภุ าคของน้าสี
จะเคลอ่ื นทช่ี า้ ลงและอยูใ่ กล้กันมากข้ึน

3. จากกจิ กรรมตอนที่ 2 สรุปได้ว่าอย่างไร

เมื่อน้าสีได้รับความร้อน น้าสีจะมีปริมาตรมากขึ้น
และขยายตัว เนื่องจากอนุภาคของน้าสีเคล่ือนท่ีเร็ว
ขึ้นและอยู่ห่างกันมากข้ึน เม่ือน้าสีสูญเสียความร้อน
น้าสีจะมีปริมาตรลดลงและหดตัวเนื่องจากอนุภาค
ของน้าสเี คลือ่ นทช่ี า้ ลงและอยใู่ กลก้ นั มากข้นึ

วิธีการทดลอง ตอนที่ 3
1. นาลูกกลมเหล็กลอดผ่านวงแหวนเหล็กสงั เกตการเคลอื่ นที่ของลกู กลมเหลก็
ผ่านวงแหวนเหล็ก บนั ทึกผล

ภาพการจดั อุปกรณใ์ นกิจกรรม



2. ใหค้ วามรอ้ นแก่ลูกกลมเหลก็ โดยใชต้ ะเกยี งแอลกอฮอล์
ประมาณ 4 นาที

ภาพการจัดอุปกรณใ์ นกิจกรรม